初中物理综合计算方法专题

点击进入相应模块专题三综合计算综合计算题常常含有多个物理过程、多个研究对象、运用到多个物理概念和规律，侧重考查综合思维和综合运用能力，在中考试题中常以压轴题出现.随着科技和社会的发展，综合计算题不断推陈出新.中考涉及的主要题型有电学综合、力学综合、热学综合、电力综合、电热综合、力热综合、电力热综合、太阳能与电力热综合、新能源的应用综合等.1.解答综合计算题常有以下几种方法(1)分析法(逆推法)从所求量出发，根据一系列的公式、定律，最终和已知量联系起来，即所求量完全可用已知量来表示，将此分析过程颠倒即为解题过程.(2)综合法(正推法)从题目的已知量出发，根据一系列的公式、定律，递推有关物理量，最终得出所求量.(3)整体法：将彼此独立的两个或几个物体作为一个整体研究.2.解答综合计算题的注意事项(1)要仔细研读，反复推敲，挖掘题目中的隐含条件.(2)要排除无关信息和多余因素对解题的干扰，提炼主干，使复杂问题简单化.(3)解题过程中要写出所依据的原始公式(或变形公式)，要注意每个公式的适用条件和范围，切忌乱套公式.在解同一道计算题时，遇到几个相同的物理量时应加注下标加以区别.(4)详略得当、有条理地书写出完整的解题过程，并注意单位统一.电学综合一、电学综合1.涉及的公式(1)欧姆定律：.(2)电功：W＝UIt.(3)电功率(4)电热：Q＝I2Rt(焦耳定律)UIR＝WPUIPt＝＝2.涉及的规律串联电路：I＝I1＝I2U＝U1＋U2R＝R1＋R2并联电路：I＝I1＋I2U＝U1＝U2总功率：P＝P1＋P2(不分串、并联)总功：W＝W1＋W2(不分串、并联)1212RRRRR＝【特别提醒】纯电阻电路(电能全部转化为内能的电路)求电热可用Q＝W；非纯电阻电路(电能没有全部转化为内能，如含有电动机电路)求电热只能用Q＝I2Rt.【典例1】(2011·宁德中考)小华家买了一个家用电吹风，如图甲所示.其中电动机通电后可以送风，电热丝通电后可以发热.其简化电路如图乙所示，主要技术参数如表.型号NDZ2010-624热风温度50℃～75℃额定功率电热丝：1210W电动机：90W额定电压220V质量0.5kg请回答如下问题：(1)当开关旋至_______、_______触点时，电吹风处于吹热风状态.(2)当电吹风处于吹冷风状态时，正常工作5min消耗的电能是多少J？(3)当实际电压为200V时，电吹风电热丝的实际功率为多大？(4)为了使电吹风吹出的热风温度更高些，你可以采用什么措施？(可用文字或作图说明)_____________________________.【解析】(1)电吹风处于吹热风状态时，电动机吹风，电热丝发热，所以应将选择开关旋至A、B之间，使电动机和电热丝同时工作.(2)吹冷风时，只有电动机工作，电动机的额定功率是P电机=90W，则通电5min电流所做的功W=P电机t=90W×5×60s=2.7×104J.(3)方法一：电热丝正常工作时，,电热丝的电阻.当实际电压U实=200V时，通过电热丝的电流,电热丝的实际功率P实=U实I实＝200V×5A=1000W.方法二：电热丝的电阻不变，其阻值,电热丝的实际功率.P1210WI5.5AU220V额额额U220VR40I5.5A额电热额U200VI5AR40实实电热22U220VR40P1210W额电热额22U200VP1000WR40实实电热(4)为了使电吹风吹出的热风温度更高些，要提高电热丝的功率.可根据电路中的总功率等于各用电器功率之和，在保证原电热丝功率不变的情况下，并联一根电热丝；也可根据，更换一根阻值较小的电热丝.答案：(1)AB(2)2.7×104J(3)1000W(4)并联一根电热丝(或更换一根阻值较小的电热丝)2UPR力学综合二、力学综合涉及的公式1.基本公式(1)速度:(2)密度：(3)重力：G＝mg(4)压强：p液＝ρ液ghsvt＝mV＝FpS＝(5)浮力F浮＝G排＝ρ液gV排F浮＝G－FF浮＝G物(漂浮、悬浮)(6)功：W＝Fs(7)功率：P＝Fv(8)机械效率WPt＝W100%W有总＝2.与简单机械有关的公式(1)杠杆平衡条件F1L1＝F2L2(2)滑轮(组)s＝nh(3)斜面：FL＝GhGGF()n动＝不计摩擦【典例2】(2012·梅州中考)如图所示是利用电子秤显示水库水位装置的示意图，该装置主要由不计重力的滑轮C、D，长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成.物块A通过细绳与滑轮C相连，物块B通过细绳与杠杆相连.杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且MO∶ON=1∶2.已知物块A的密度为1.5×103kg/m3，底面积为0.04m2，高1m，物块B的重力为100N.滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg.求：(1)当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；(2)当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力大小；(3)若水位发生变化，当电子秤的示数为55N时，求物块A浸入水中的深度.【解析】(1)物块A高为1m，当顶部刚没入水面时，底部距水面深度为1m，故底部受到水的压强：p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=104Pa(2)物块A的重力：GA=ρAgSh=1.5×103kg/m3×10N/kg×0.04m2×1m=600N当顶部刚没入水面时，A受到的浮力：F浮=ρ水gSh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m2×1m=400N物块受到的拉力：FA=GA-F浮=600N-400N=200N(3)物块B重100N，当电子秤的示数为55N时，B对杠杆的拉力：FB=GB-N=100N-55N=45N由于MO∶ON=1∶2，根据杠杆的平衡条件可得杠杆对动滑轮D产生的拉力：，由于C、D是动滑轮，故D对C产生的拉力：FC=2FD=2×90N=180NC对物块A产生的拉力：F拉=2FC=2×180N=360N物块A受到的浮力：F浮A=GA-F拉=600N-360N=240N此时排开水的体积：物块A浸入水中的深度：BDONF245NF90NMO1A333F240NV0.024mg1.010kg/m10N/kg浮排水3A2V0.024mh0.6mS0.04m排答案：(1)104Pa(2)200N(3)0.6m热学综合三、热学综合涉及的公式1.热量计算公式(1)吸热公式Q吸＝cm(t－t0)Q吸＝cmΔt(2)放热公式Q放＝cm(t0－t)Q放＝cmΔt2.燃料完全燃烧放热公式Q放＝qmQ放＝qV(气体)3.有关效率的计算公式热机效率：燃具效率：W100%Q＝Q100%Q吸总＝【典例3】(2011·锦州中考)汽车已进入百姓家庭，汽车发动机性能的好坏倍受人们关注.在汽车发动机的设计过程中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题.[汽油热值为4.6×107J/kg，汽油密度为0.7×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)](1)为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度，5kg水在冷却系统中温度升高50℃所吸收的热量是多少？(2)10L汽油在汽车发动机气缸内燃烧30min，可以释放出多少能量(假设汽油完全燃烧)？若发动机输出的功率为6×104W，则此汽车发动机的效率是多少？(汽车发动机效率的计算结果精确到1%)【解析】(1)水在冷却系统中温度升高所吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×5kg×50℃＝1.05×106J(2)汽油的体积V＝10L＝0.01m3汽油的质量m＝ρV＝0.7×103kg/m3×0.01m3＝7kg汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝7kg×4.6×107J/kg＝3.22×108J发动机的工作时间t＝30min＝1800s发动机所做的有用功W＝Pt＝6×104W×1800s＝1.08×108J此汽车发动机的效率×100％＝34%答案：(1)1.05×106J(2)3.22×108J34%88W1.0810J100Q3.2210J放＝％＝电力综合四、电力综合一般通过图表提供信息，如(拉、压)力与电阻的关系、弹力与弹簧长度的关系图象，电动自行(汽)车的技术参数、电动机的铭牌，求解电流、电压、电阻、电功、电功率、能量的转化效率等.【典例4】(2012·株洲中考)某型号油量表工作原理如图甲所示，电源电压为24V，R0为定值电阻，为油量表(实际上是量程为0～0.6A的电流表)，R1为压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的图象如图乙所示，它的上表面面积为0.01m2.油箱是长方体，装满油时深度h为0.4m.(1)由乙图可知：压敏电阻R1随压力F的增大而______，当油箱中的汽油用完时，R1的电阻为______Ω.(2)油箱装满汽油时压敏电阻上表面受到的压强和压力分别为多大？(g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3)(3)油箱装满汽油时，油量表示数为最大值(即电流表满偏)，求R0的阻值.(4)当油箱中的汽油用完时，电路中的电流为多少？【解析】(1)由题图乙可知，压敏电阻R1随压力F的增大而减小，当油箱中的汽油用完，即压力F=0时，R1的电阻为220Ω.(2)油箱装满汽油时压敏电阻上表面受到的压强为p=ρ汽油gh=0.7×103kg/m3×10N/kg×0.4m=2.8×103Pa,油箱装满汽油时压敏电阻上表面受到的压力为F′=pS=2.8×103Pa×0.01m2=28N.(3)由题图乙可知，当F′=28N时，R1′=20Ω当油箱装满油时，电流表示数为0.6AR0=R-R1′=40Ω-20Ω=20Ω.U24VR40I0.6A(4)当油箱中的汽油用完时，由题图乙可知，压敏电阻所受的压力F=0，R1=220Ω电路中的总电阻：R′=R1+R0=220Ω+20Ω=240Ω电路中的总电流：.答案：(1)减小220(2)2.8×103Pa28N(3)20Ω(4)0.1AU24VI0.1AR240电热综合五、电热综合电热综合题通常以电热水壶(饮水机)、电热水器、电磁炉(微波炉)、洗衣机、发电机、输电线、工业设备等为研究对象，通过用电器铭牌、实验表格等方式提供数据，结合效率、环保、能源、节能等社会热点问题设置情境，提出研究问题.【典例5】(2012·福州中考)某微电热水壶具有温度可控、自动抽水等优点，如表是该电热水壶的铭牌.(1)小电动机将1.2kg的水从桶中提升了0.5m，电动机对水做的功至少是多少?(g取10N/kg)(2)为了泡绿茶要将水从25℃加热到85℃，则1.2kg的水需吸收的热量是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃)](3)若加热题(2)中的水需用时315s，电热水壶加热效率为96％，则它的实际工作电压是多少?【解析】(1)电动机对水做的功W=Fs=Gh=mgh=1.2kg×10N/kg×0.5m=6J(2)Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×103J/(kg·℃)×1.2kg×(85℃-25℃)=3.024×105J(3)电热水壶做的功电热水壶的实际功率电热水壶的实际电压答案：(1)6J(2)3.024×105J(3)200V55Q3.02410JW3.1510J96%吸电53W3.1510JP110Wt315s电实22U220VR40P1210W额额3UPR110W40200V实实力热综合六、力热综合力热综合题主要以汽车为研究对象，针对车辆行驶、使用中的一些现象提出问题，涉及压强、速度、牵引力、功、功率、机械效率、燃料热值、燃烧放热和机械能与内能的转化等知识.【典例6】(2011·重庆中考)在新农村建设中很多楼房顶上装有如图所示的太阳能热水器，如图是内部水箱的结构示意图.S1是自动温控开关，当水温低于20℃时闭合，辅助加热电阻R开始加热；当水温高于60℃时断开，辅助加热电阻R停止加热.A、B是水箱中两个相同的实心圆柱体，